(57)【要約】【課題】  作業者が保持し続ける必要がなく、また非磁性や磁性等の材料いかんに関らず、超音波センサを測定対象物に適切に押し当て得る構造の超音波センサを提供することを目的とする。【解決手段】  測定対象物４に超音波を照射しかつ前記測定対象物からの反射波を受信する超音波センサ１の構造である。超音波センサの測定対象物との接触面を中心位置に保持し、測定対象物に吸着する吸盤９をそなえる。【選択図】  図１
2005061937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に超音波を照射しかつ前記測定対象物からの反射波を受信する超音波センサにおいて、
前記超音波センサの前記測定対象物との接触面を中心位置に保持し、前記測定対象物に接触する吸盤を
そなえたことを特徴とする超音波センサ。
【請求項２】
請求項１記載の超音波センサにおいて、
前記吸盤における前記測定対象物に接触する面には、凹凸状滑り止めが設けられたことを特徴とする超音波センサ。
【請求項３】
請求項１記載の超音波センサにおいて、
前記吸盤の内または外に磁石が設けられたことを特徴とする超音波センサ。
【請求項４】
請求項１記載の超音波センサにおいて、
前記吸盤は、それぞれ径が異なる複数の吸盤により構成され、前記超音波センサを中心にして同心的に重ね合わせて配置されたことを特徴とする超音波センサ。
【請求項５】
請求項４記載の超音波センサにおいて、
前記複数の吸盤のうち内側にある吸盤のみを減圧することを特徴とする超音波センサ。
【請求項６】
請求項４記載の超音波センサにおいて、
前記複数の吸盤のうち内側にある吸盤に、この内側にある吸盤内に接触媒質を供給するための供給口が設けられたことを特徴とする超音波センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物である金属、非金属、セラミック等の構造体に対して、超音波を照射して測定対象物からの反射波を受信することによりその厚みを測定する超音波センサに係り、とくに測定対象物に対して良好な接触状態を形成するための構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄塔、鉄橋、石油タンク等の構造物は、時間が経つにつれて酸化が進み、鉄製構造材の厚みが薄く弱くなり、強度的な劣化の危険性が生じてくる。そこで、構造物の寿命診断は重要な課題となっている。
【０００３】
構造物の劣化程度を判断するには、超音波により構造物を構成している材料の厚みを計測し、その厚みから現在の構造物の強度がどの程度落ちているかを診断する方法がある。材料の厚みは、測定対象物の被検査面に接触媒質を介して超音波センサを押し当て、超音波の反射エコーからその厚みを知る。
【０００４】
超音波センサを被検査面に当接させるには、作業者の手で超音波センサを押し当てたり、超音波センサの周囲に設けた磁石の磁気吸着力で被検査面に吸着させることによる。
【特許文献１】特願２０００-１１２４２６号
【特許文献２】特願昭６３-１４５７２８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの超音波センサの押し当て方には、それぞれ問題点がある。まず作業者の手で超音波センサを被検査面に押し当てる方法では、作業者の押し当てる力や動作に個人差が観られ、データにはばらつきが多い。
【０００６】
この傾向は、図５に見られるように、超音波センサ１は、超音波発信機２およびオシロスコープ３が接続されており、測定対象物であるパイプ４の表面に当接される。このような曲率面では、超音波センサ１のパイプ４に対する当たりが線接触で、ぐらつきにより隙間５が生じる。このため、サンプルデータには、ばらつきが多くなる。
【０００７】
例えば、図６に示すように、超音波センサ１および測定対象物であるパイプ４に正常な壁部６および異常な窪み７がある場合、被検査面に塗布した接触媒質８は、グリセリンや油等の滑り易い材質のものからなるため、破線で示すように、超音波センサ１が測定点からずれ落ちる欠点がある。
【０００８】
また、磁力で超音波センサを被検査面に吸着させる方法では、被検査面がセラミックやチタン等の非磁性材料に対してはその磁力の効果は発揮できない。このため、作業者が超音波センサを被検査面に押し当て続けなければならない不便があり、また、前述のようにサンプルデータのばらつきが多くなる。
【０００９】
本発明は上記の点を考慮してなされたもので、作業者が保持し続ける必要がなく、また非磁性や磁性等の材料いかんに関らず、超音波センサを測定対象物に適切に押し当て得る構造の超音波センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的達成のため、本発明では、請求項１ないし６に記載の超音波センサを提供するものである。
【００１１】
まず請求項１に示すように、測定対象物に超音波を照射しかつ前記測定対象物からの反射波を受信する超音波センサにおいて、前記超音波センサの前記測定対象物との接触面を中心位置に保持し、前記測定対象物に接触する吸盤をそなえたことを特徴とする。
【００１２】
次に請求項２に示すように、請求項１記載の超音波センサにおける前記吸盤における前記測定対象物に接触する面には、凹凸状滑り止めが設けられたことを特徴とする。
【００１３】
次いで請求項３に示すように、請求項１記載の超音波センサにおける前記吸盤の内または外には磁石が設けられたことを特徴とする。
【００１４】
次に請求項４に示すように、請求項１記載の超音波センサにおける前記吸盤は、それぞれ径が異なる複数の吸盤により構成され、前記超音波センサを中心にして同心的に重ね合わせて配置されたことを特徴とする。
【００１５】
さらに請求項５に示すように、請求項４記載の超音波センサにおける内側にある吸盤のみを減圧することを特徴とする。
【００１６】
そして請求項６に示すように、請求項４記載の超音波センサにおける前記複数の吸盤のうち内側にある吸盤に、この内側にある吸盤内に接触媒質を供給するための供給口が設けられたことを特徴とする。
【００１７】
（作用）
このような各請求項記載の発明は、次のような作用効果を奏する。
【００１８】
まず請求項１記載の発明においては、超音波センサを吸盤内の同心円状に設けることにより、非磁性の被検査面に吸着させて超音波計測が可能である。
【００１９】
また、請求項２記載の発明においては、吸盤の内側表面に凹凸状滑り止めを設けることにより、グリセリンや油などの滑り易い接触媒質が吸盤内に存在しても、測定中の超音波センサが移動することを防止できる。
【００２０】
次に、請求項３記載の発明においては、一つの超音波センサに吸盤と磁石とを併用することにより、測定対象物の材質が鉄や鋳物などの磁性体の場合では、磁石の磁気吸引力で超音波センサを被検査面に吸着させることができる。またセラミック、非磁性ステンレス材などの場合には、吸盤により超音波センサを被検査面に吸着させることができ、測定対象物が磁性体、非磁性体の何れでも超音波センサを被検査面に押し当てることができる。
【００２１】
次に、請求項４記載の発明においては、円通形状の超音波センサと同心円状に重ね合わせて配置した複数の吸盤で構成し、内側の吸盤内には接触媒質を塗布し外側の吸盤のみを真空ポンプで減圧するようなシステムにすることにより、超音波センサを被検査面に確実に押し当てることが可能である。
【００２２】
さらに、請求項５記載の発明においては、内側の吸盤と超音波センサ発信部との間には空間が設けてあり、その空間には接触媒質が充填してある。そして、複数の吸盤は、超音波センサ発信部を中心にして同心的に重ね合わせて配される。吸盤の密閉構造内にある接触媒質の量は、超音波センサが必要とする絶対量よりも多く超音波センサを平行に移動しても接触媒質が施された状態となる。
【００２３】
そして、請求項６記載の発明においては、超音波センサが置かれた内側の吸盤内に接触媒質を供給する供給口が設けられている。そして、例えば、水を接触媒質として連続供給しながら、内側の吸盤内を真空ポンプによって減圧すれば、大気圧により超音波センサは被検査面に押し当てられる。接触媒質は内側の吸盤の壁面と離間しているため、減圧操作にともない吸引されても減ることはない。水の粘性により、縦、横、斜めに超音波センサをスムーズに移動しやすい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、作業者が保持し続ける必要がなく、測定対象物の材質が磁性、非磁性に関らず、超音波センサを測定対象物に適切に押し当てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１(a)，（b)は、本発明の基本的な２つの構成例を示す縦断面図である。ここでは、測定対象物であるアルミニウム板４（例えば縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚み２０ｍｍ）の平坦部６における中心位置下部に、異常部に見立てた四角形の溝部７（例えば縦１５ｍｍ、横１５ｍｍ、深さ５ｍｍ）を作り、これと反対側の板上には、超音波センサ１に接触媒質８を塗布して設置した例により説明する。
【００２６】
この場合、吸盤９の作用により、超音波センサ１は、非磁性であるアルミニウム製の測定対象物に付着すると、接触媒質８がゴム製の吸盤９にも付着するため、吸盤９が滑り易くなる。そして、この移動により、四角形の溝部７における測定個所からずれ、超音波センサ１による板の厚みの計測に支障が生じる。
【００２７】
そこで、吸盤９の内側に多数の凹凸滑り止めがある吸盤９ａを持った超音波センサ１を用いることとし、この超音波センサ１に接触媒質８を塗布して測定対象物４の表面に付着した。そして、吸盤９の凹凸滑り止めの効果を見るために、左右に手で動かす程度の応力をかけたところ、殆ど動かないことが分った。
【００２８】
図２(a)，(b)は、本発明の他の実施例を示した縦断面図である。この実施例では、超音波センサ１の吸盤内（図２(a)）、外（図２(b)）に永久磁石１０を取り付け、鉄などの磁性金属やアルミニウム、ステンレススティールなどの非磁性材料のどちらでも測定できるようにしたものである。
【００２９】
そして、図２(a)の場合の材料は鉄製であるため、吸盤を使わなくても永久磁石１０により測定対象物４に付着できる。一方、アルミニウムのような非磁性材料の板厚を計測する場合には、吸盤９により測定対象物４に付着できる。
【００３０】
図３は、本発明のさらに他の実施例を示す縦断面図である。この実施例では、吸盤が外側に配された第１の吸盤９ｂ１、およびその内部に同心的に重ね合わせて配される第２の吸盤９ｂ２を有する。
【００３１】
内側にある第２の吸盤９ｂ２内のアルミニウム板等の測定対象物４上には、接触媒質８が施される。また、第２の吸盤９ｂ２と外側にある第１の吸盤９ｂ１との間の内部空間は、第１の吸盤９ｂ１に設置された真空引き口１１に、真空チューブ１３により真空ポンプ１２が連結されていて、真空引きができるようになっている。
【００３２】
第２の吸盤９ｂ２内に存在する接触媒質８は、グリセリンに水を加えたものでできており、その蒸気圧は０．００５Torrである。
【００３３】
真空引きによりグリセリン中に含まれる水分が蒸発するため、接触媒質８としての性能が低下する。また、グリセリンも徐々に蒸発していくため、超音波センサ１の先端に必要な接触媒質８の絶対量が不足してくる。この結果、超音波信号が不安定になり測定対象物である板６の厚みが計測できなくなる。
【００３４】
そこで、接触媒質８が真空引きにより蒸発したり特性が低下したりしないように、内側にもう一つの吸盤を設けて第２の吸盤９ｂ２とした。そして、第１の吸盤９ｂ１と第２の吸盤９ｂ２との間の空間を真空引きすれば、大気圧により第１の吸盤９ｂ１が押される。この結果、両吸盤９ｂ１，９ｂ２に接続してある超音波センサ１をアルミニウム板４に密着でき、超音波による板の厚みの計測が良好に行える。
【００３５】
このシステムでは２つの吸盤９ｂ１，９ｂ２が用いられているが、１つの吸盤だけでは接触媒質８を塗布した状態で吸盤内を減圧した場合、水やアルコールなどの蒸気圧の高い媒質は蒸発してしまうため、超音波エコー信号が得られ難くなる。
【００３６】
そこで、第１の吸盤９ｂ１および第２の吸盤９ｂ２は、超音波センサ１と同心円状に設置してあるが、ゴム製でありしかも互いに分離させてある。これにより、第２の吸盤層９ｂ２内の接触媒質８は減圧されることはなく、エコー信号を観測できる。
【００３７】
図４は、本発明のさらに他の実施例の構造を示す縦断面図である。この実施例では、吸盤の構成が、超音波センサ１を中心として同心状に配された第１の吸盤９ｂ１および第２の吸盤９ｂ２からなり、第２の吸盤９ｂ２は第１の吸盤９ｂ１よりも小型に構成され、第１の吸盤９ｂ１の内側に配されている。
【００３８】
この第２の吸盤９ｂ２内には、接触媒質８が存在しかつ接触媒質供給口１４が存在する。この接触媒質供給口１４は、接触媒質供給槽１５に供給ライン１６によって接続されている。そして、外側にある第１の吸盤９ｂ１には、真空チューブ１３によって真空ポンプ１２に接続された真空引き口１１が設けられている。このように構成された超音波センサ１で、測定対象物４を図示上から下への方向に移動しながら、測定対象物４の厚みを測定する。測定対象物の材質はアルミニウムであるため、磁石による超音波センサの測定対象物への吸着はできない。
【００３９】
そのため、真空ポンプ１２で真空引きすることにより、大気圧で超音波センサ１および第２の吸盤９ｂ２を測定対象物に押付けることができ、超音波による測定対象物の板厚を計測することができる。
【００４０】
超音波センサ１を移動させるときは、次の測定個所に接触媒質８を施す必要がある。そこで、第２の吸盤９ｂ２内に接触媒質８の供給口１４を設け、接触媒質８を供給しながら移動による接触媒質８の量の減少が補われる。
【００４１】
これにより、非磁性体である測定対象物４の垂直な面にも吸盤で吸着し、かつ接触媒質８を安定供給しながら超音波による厚みの検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１(a)，(b)は、本発明による基本的な２つの実施例の構造を示す縦断面図。
【図２】図２(a)，(b)は、本発明の磁石を用いる２つの実施例の構造を示す縦断面図。
【図３】本発明のさらに他の実施例の構造を示す縦断面図。
【図４】本発明のさらに他の実施例の構造を示す縦断面図。
【図５】従来の超音波センサの設置構造を示す説明図。
【図６】従来の超音波センサにおける滑りの発生状況を示す説明図。
【符号の説明】
【００４３】
１  超音波センサ
２  超音波発信器
４  測定対象物
８  接触媒質
９，９ａ，９ｂ１，９ｂ２  吸盤
１０  磁石
１１  真空引き口
１２  真空ポンプ
１３  真空チューブ
１４  接触媒質供給口
１５  接触媒質供給槽
１６  供給ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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